稳定的六羟基合铂(iv)酸二(乙醇胺)水溶液的制备方法
本发明涉及一种制备载铂催化剂前驱体化合物六羟基合铂(IV)酸二(乙醇胺)(HOCH2CH2NH3)2[Pt(OH)6]稳定水溶液的制备工艺。该工艺包括如下步骤:(1)以N2PtCl6(N=H,Na,K)为起始原料,通过加入NaOH或KOH,待羟基完全取代氯离子后,用硝酸或醋酸调pH=4.0~5.5,得到淡黄色的H2Pt(OH)6沉淀;(2)将该沉淀物溶于一定浓度的乙醇胺水溶液,获得到Pt含量为95-200mg/mL、pH=8.5~10.0、稳定的(HOCH2CH2NH3)2[Pt(OH)6]水溶液,产率达到95%以上。
载铂催化剂被广泛应用于石油化工、医药化工、有毒有害气体的净化,特别是机动车尾气的净化处理等各个领域,所用载体材料主要为铝、硅、钛的氧化物及活性炭等。化学浸溃法是工业制备这类催化剂的主流方法,关键工序为水相负载(即铂的化合物),具体操作为:将水溶性铂化合物溶于水配制成一定浓度、一定PH值的水溶液,然后把改性后的载体材料浸入含铂的溶液进行负载。
铂的化合物为催化剂活性成分的来源,称为催化前驱体。目前主要使用传统化合物N2PtCl6 (N=H,Na, K)或Pt (NO3) 2,但这样的前驱体存在明显的不足和缺点:
] (l)#N2PtCl6(N=H,Na,K)为前驱体,化合物中的氯、钾、钠离子会残留在最终的催化剂产品中,明显会降低一些催化剂(如机动车尾气净化催化剂、燃料电池电极催化剂)的催化性倉泛[JAA Tillaart, J Leyrer, et.al.Apllied Catalysis, B:Environmental, 1996,10, 53-68.;S K Kim, S K Ihm.1nd.Eng.Chem.Res.,2002,41,1967-1972.;张爱敏,刘奎,杨东霞,赵云昆等.贵金属,2003,24(3) 17-21]。因此,机动车尾气净化催化剂、燃料电池电极催化剂制备过程中需严格控制氯元素的含量,一般使用不含氯元素的铂类化合物作前驱体。
(2)Pt (N`O3)2很不稳定,必须现制现用,且需要采用过量的硝酸,所得到的浸溃液有较强的酸性,对载体材料的表面产生溶解作用,破坏原有的表面结构,降低活性成分在载体表面的分散度和附着力,影响催化性能。
(3)使用氯化物或硝酸盐作前驱体,在催化剂的生产过程中释放有毒气体如HC1、Cl2、NOx,不利于清洁生产。
因此,寻找不含氯、钾、钠及硝酸根且水溶性好的铂类化合物作前驱体,对提高铂负载型催化剂的活性和寿命以及清洁生产,具有重要的意义。中国专利CN200810058248.8,CN201310037275.8报道了两种新型的水溶性不含卤素的催化前驱体[Pt (NH3) 4]C2O4, [Pt(NH3)4] (CH2COO)2,但这类前驱体在化学浸溃时,提供的是配阳离子,对于表面为电正性的载体,负载困难,不适用。为此,目前国际上推出了一种含配阴离子的新型化合物六羟基合铂(IV)酸二(乙醇胺)(HOCH2CH2NH3) JPt(OH)6]作催化前驱体,用于机动车尾气净化催化剂的生产中。六羟基合铂(IV)酸二(乙醇胺)具有水溶性好、不含对催化剂有害的杂质成分如氯、硫、磷、硝酸根及其他金属元素。